Question

已知幾何體的三視圖如圖所示，其中俯視圖和側(cè)視圖都是腰長(zhǎng)為4的等腰直角三角形，正視圖為直角梯形．

(Ⅰ)求此幾何體的體積；

    (Ⅱ)求異面直線與所成角的余弦值；

    (Ⅲ)探究在上是否存在點(diǎn)Q，使得，并說(shuō)明理由．

Answer 1

解：（Ⅰ）由該幾何體的三視圖可知垂直于底面，且，，

，，此幾何體的體積為；           

解法一：（Ⅱ）過(guò)點(diǎn)作交于，連接，則或其補(bǔ)角即為異面直線與所成角，在中，，，

；即異面直線與所成角的余弦值為。

（Ⅲ）在上存在點(diǎn)Q，使得；取中點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)作于點(diǎn)，則點(diǎn)為所求點(diǎn)；連接、，在和中，

，∽，，

，，，

，，，

以為圓心，為直徑的圓與相切，切點(diǎn)為，連接、，可得；

，，，，

，；              

解法二：（Ⅰ）同上。

（Ⅱ）以為原點(diǎn)，以、、所在直線為、、軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系，則，，，，得，，，又異面直線與所成角為銳角，異面直線與所成角的余弦值為。

（Ⅲ）設(shè)存在滿足題設(shè)的點(diǎn)，其坐標(biāo)為，

則，，，

，    ①；

點(diǎn)在上，存在使得，

即，化簡(jiǎn)得，     ②，

②代入①得，得，；

滿足題設(shè)的點(diǎn)存在，其坐標(biāo)為。